(57)【要約】  本開示は、液晶ディスプレイアセンブリ内の複数の光源と共に使用して、光の異なる複数の特性出力分布を提供することができる非対称転向フィルム（ＡＴＦ）を説明する。いくつかの実施例では、ＡＴＦは、それぞれの面は異なる方向に光を反射するように構成された２つ以上の面を有する複数の微細構造を画定する構造化表面を備える。微細構造は、微細構造軸、及びＡＴＦの構造化表面にわたる微細構造軸の回転を特徴付ける角度勾配を画定することができる。
2019537056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる向きの光分布を有する第１の光源及び第２の光源と、
第１の主面及び構造化表面を備える非対称転向フィルムであって、前記第１の主面は、前記第１の主面に垂直に延びるディスプレイ軸を画定しており、前記構造化表面は、前記構造化表面にわたって形成された複数の微細構造対を備える非対称転向フィルムと、を備えるディスプレイデバイスであって、前記複数の微細構造対のそれぞれは、
第１の稜部において交差する第１の面及び第２の面を備える第１の微細構造であって、前記第１の微細構造は、前記第１の稜部から延び、かつ前記第１の面と前記第２の面との間の角度を等しく分割する第１の微細構造軸を画定し、前記第１の微細構造軸及び前記ディスプレイ軸は、第１の角度（α）を画定し、前記第１の面は、前記第１の光源からの光を優先的に反射し、前記第２の面は、前記第２の光源からの光を優先的に反射する、第１の微細構造と、
第２の稜部で交差する第３の面及び第４の面を備える第２の微細構造であって、前記第２の微細構造は、前記第２の稜部から延び、かつ前記第３の面と前記第４の面第２の面との間の角度を等しく分割する第２の微細構造軸を画定し、前記第２の微細構造軸及び前記ディスプレイ軸は、第２の角度（β）を画定し、前記第３の面は、前記第１の光源からの光を優先的に反射し、前記第４の面は、前記第２の光源からの光を優先的に反射する、第２の微細構造と、を備え、
前記第１の微細構造及び前記第２の微細構造が、互いに直接隣接し、前記第１の面、前記第２の面、及び前記第４の面が全て、異なる方向に光を反射するように構成され、
前記複数の微細構造対は、前記構造化表面にわたって移動する約０．０１度／ミリメートル（°／ｍｍ）〜約０．０８°／ｍｍの第１の角度勾配（Δα）を画定し、及び前記構造化表面にわたって移動する約０．０１°／ｍｍ〜約０．０８°／ｍｍの第２の角度勾配（Δβ）を画定する、
ディスプレイデバイス。
【請求項２】
複数の画素を含む液晶パネルと、
前記第１の光源、前記第２の光源、及び前記液晶パネルを独立して駆動するように構成されたコントローラと、
を更に備え、
前記コントローラは、前記液晶パネルを一次状態及び二次状態に迅速に切り替えるように構成され、
前記コントローラは、更に前記第１の光源が照明されているが前記第２の光源が照明されていないときに、前記液晶パネルが一次状態になるように、及び前記第２の光源が照明されているが前記第１の光源が照明されていないときに、前記液晶パネルが二次状態になるように、前記第１の光源及び前記第２の光源の前記駆動を迅速に切り替えるように構成されている、
請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３】
前記ディスプレイデバイスは、前記非対称転向フィルムの前記ディスプレイ軸に対して実質的に平行な法線を有するディスプレイ表面を画定し、前記複数の微細構造対のそれぞれに関して、前記第１の面及び前記第２の微細構造の前記第３の面によって反射された前記第１の光源からの光は、前記ディスプレイ表面の一次観察位置に向けられた一次出力分布を生成する、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項４】
前記一次観察位置は、前記ディスプレイ表面から約３０センチメートル（ｃｍ）〜約２００ｃｍに設定されている、請求項３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項５】
前記第１の角度勾配（Δα）は、前記複数の微細構造対のそれぞれの一次出力分布が前記一次観察位置に向けられるように設定されている、請求項３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項６】
前記複数の微細構造対のそれぞれに関して、前記一次出力分布は、約１０度〜約４０度の分布幅を画定する、請求項３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項７】
前記複数の微細構造対のそれぞれに関して、前記第２の面によって反射された前記第２の光源からの光は、前記ディスプレイ軸から測定したときに約−９０度〜約−２０度の視野角の第１の特性セットを含む第１の軸外出力分布を生成し、
前記第４の面によって反射された前記第２の光源からの光は、前記ディスプレイ軸から測定したときに約＋２０度〜約＋９０度の視野角の第２の特性セットを含む第２の軸外出力分布を生成する、請求項３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項８】
前記一次出力分布は、前記ディスプレイ軸から測定したときに約−２０度〜約＋２０度の視野角の第３の特性セットを含む、請求項７に記載のディスプレイデバイス。
【請求項９】
前記複数の微細構造対のそれぞれは、前記第１の微細構造及び前記第２の微細構造にわたるスパンを測定する、前記ディスプレイ軸に垂直に測定される対の幅を画定し、前記複数の微細構造対の前記対の幅は、前記構造化表面にわたって実質的に一定である、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１０】
前記第２の面及び前記第４の面は、実質的に非平面である、請求項１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１１】
前記第２の面及び前記第４の面は、鋸歯状、交互の放物線状、正弦波状、微細要素の構造化表面状、弓形状、放物線状、又は連続曲線状のうちの少なくとも１つを画定する、請求項１０に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１２】
異なる向きの光分布を有する第１の光源及び第２の光源と、
第１の主面及び構造化表面を含む非対称転向フィルムであって、前記第１の主面は、前記第１の主面に垂直に延びるディスプレイ軸を画定し、前記構造化表面は、前記構造化表面にわたって形成された複数の微細構造対を備える非対称転向フィルムと、を備えるディスプレイデバイスであって、前記複数の微細構造対のそれぞれは、
第１の稜部で交差する第１の面及び第２の面を備える第１の微細構造であって、前記第１の微細構造は、前記ディスプレイ軸に垂直に測定される第１の微細構造の幅（Ｗ１）を画定し、前記第１の面は、前記第１の光源からの光を優先的に反射し、前記第２の面は、前記第２の光源からの光を優先的に反射する、第１の微細構造と、
第２の稜部で交差する第３の面及び第４の面を備える第２の微細構造であって、前記第２の微細構造は、前記ディスプレイ軸に垂直に測定される第２の微細構造の幅（Ｗ２）を画定し、前記第３の面は、前記第１の光源からの光を優先的に反射し、前記第４の面は、前記第２の光源からの光を優先的に反射する、第２の微細構造と、を備え、
前記第１の微細構造及び前記第２の微細構造は、互いに直接隣接し、前記第１の面、前記第２の面、及び前記第４の面は全て、異なる方向に光を反射するように構成され、前記微細構造対が、Ｗ１／Ｗ２に等しい幅の比（ＷＲ）を画定し、
前記複数の微細構造対が、前記構造化表面にわたって移動する約０．２／マイクロメートル（μｍ）〜約１．３／μｍの幅比勾配（ΔＷＲ）を画定する、
ディスプレイデバイス。
【請求項１３】
複数の画素を含む液晶パネルと、
前記第１の光源、前記第２の光源、及び前記液晶パネルを独立して駆動するように構成されたコントローラと、
を更に備え、
前記コントローラは、前記液晶パネルを一次状態及び二次状態に迅速に切り替えるように構成され、
前記コントローラは、更に前記第１の光源が照明されているが前記第２の光源が照明されていないときに前記液晶パネルが一次状態になるように、及び前記第２の光源が照明されているが前記第１の光源が照明されていないときに前記液晶パネルが二次状態になるように、前記第１の光源及び前記第２の光源の前記駆動を迅速に切り替えるように構成されている、
請求項１２に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１４】
前記複数の微細構造対のそれぞれは、第１の微細構造の幅（Ｗ１）に前記第２の微細構造の幅（Ｗ２）を加えたものに等しい対の幅（Ｗ１＋２）を画定し、前記対の幅（Ｗ１＋２）は、約１５μｍ〜約５００μｍである、請求項１２に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１５】
前記複数の微細構造対の前記対の幅（Ｗ１＋２）は、前記構造化表面にわたって実質的に一定である、請求項１４に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１６】
前記ディスプレイデバイスは、前記非対称転向フィルムの前記ディスプレイ軸に対して実質的に平行な法線を有するディスプレイ表面を画定し、前記複数の微細構造対のそれぞれに関して、前記第１の微細構造の前記第１の面及び前記第２の微細構造の前記第３の面によって反射された前記第１の光源からの光は、前記ディスプレイ表面の一次観察位置に向けられた一次出力分布を生成する、請求項１４に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１７】
前記複数の微細構造対のそれぞれに関して、前記一次出力分布は、約１０度〜約４０度の分布幅を画定する、請求項１６に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１８】
前記複数の微細構造対のそれぞれに関して、前記第２の面によって反射された前記第２の光源からの光は、前記ディスプレイ軸から測定したときに約−９０度〜約−２０度の視野角の第１の特性セットを含む第１の軸外出力分布を生成し、
前記第４の面によって反射された前記第２の光源からの光は、前記ディスプレイ軸から測定したときに約＋２０度〜約＋９０度の視野角の第１の特性セットを含む、第２の軸外出力分布を生成する、請求項１６に記載のディスプレイデバイス。
【請求項１９】
前記一次出力分布は、前記ディスプレイ軸から測定したときに約−２０度〜約＋２０度の視野角の第３の特性セットを含む、請求項１８に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２０】
前記第２の面及び前記第４の面は、実質的に非平面である、請求項１２に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２１】
異なる向きの光分布を有する第１の光源及び第２の光源と、
第１の主面及び構造化表面を備える非対称転向フィルムであって、前記第１の主面は、前記第１の主面に垂直に延びるディスプレイ軸を画定し、前記構造化表面は、前記構造化表面にわたって形成された複数の微細構造を備える非対称転向フィルムと、を備えるディスプレイデバイスであって、それぞれの微細構造は、
第１の面を備える第１の側面であって、前記第１の面は、前記第１の光源からの光を優先的に反射する、第１の側面と、
第２の面及び第３の面を備える第２の側面であって、前記第２の面及び前記第３の面はそれぞれ、前記第２の光源からの光を優先的に反射する、第２の側面と、を備え、
前記第１の面及び前記第２の面は、稜部で交差し、前記微細構造は、前記第１の稜部から延び、かつ前記第１の面と前記第２の面との間の角度を等しく分割する微細構造軸を画定し、前記微細構造軸及び前記ディスプレイ軸は、第１の角度（α）を画定し、前記第１の面、前記第２の面、及び前記第３の面は全て、異なる方向に光を反射するように構成され、
前記複数の微細構造は、前記構造化表面にわたって移動する約０．０１度／ミリメートル（°／ｍｍ）〜約０．０８°／ｍｍの第１の角度勾配（Δα）を画定する、
ディスプレイデバイス。
【請求項２２】
複数の画素を含む液晶パネルと、
前記第１の光源、前記第２の光源、及び前記液晶パネルを独立して駆動するように構成されたコントローラと、
を更に備え、
前記コントローラは、前記液晶パネルを一次状態と二次状態とに迅速に切り替えるように構成され、
前記コントローラは、更に前記第１の光源が照明されているが前記第２の光源が照明されていないときに前記液晶パネルは一次状態になり、及び前記第２の光源が照明されているが前記第１の光源が照明されていないときに前記液晶パネルは二次状態になるように、前記第１の光源及び前記第２の光源の前記駆動を迅速に切り替えるように構成されている、
請求項２１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２３】
前記ディスプレイデバイスは、前記非対称転向フィルムの前記ディスプレイ軸に対して実質的に平行な法線を有するディスプレイ表面を画定し、前記複数の微細構造のそれぞれに関して、前記第１の面によって反射された前記第１の光源からの光は、前記ディスプレイ表面の一次観察位置に向けられた一次出力分布を生成する、請求項２１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２４】
前記一次観察位置は、前記ディスプレイ表面から約３０センチメートル（ｃｍ）〜約２００ｃｍに設定されている、請求項２３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２５】
前記第１の角度勾配（Δα）は、前記複数の微細構造の各微細構造のそれぞれの一次出力分布が前記一次観察位置に向けられるように設定されている、請求項２３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２６】
前記複数の微細構造のそれぞれに関して、前記一次出力分布は、約１０度〜約４０度の分布幅を画定する、請求項２３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２７】
前記複数の微細構造のそれぞれの微細構造に関して、前記第３の面によって反射された前記第２の光源からの光は、前記ディスプレイ軸から測定したときに約−９０度〜約−２０度の視野角の第１の特性セットを含む第１の軸外出力分布を生成し、
前記第２の面によって反射された前記第２の光源からの光は、前記ディスプレイ軸から測定したときに約＋２０度〜約＋９０度の視野角の第２の特性セットを含む第２の軸外出力分布を生成する、請求項２３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２８】
前記一次出力分布は、前記ディスプレイ軸から測定したときに約−２０度〜約＋２０度の視野角の第３の特性セットを含む、請求項２７に記載のディスプレイデバイス。
【請求項２９】
前記複数の微細構造のそれぞれの微細構造は、前記微細構造にわたるスパンを測定する、前記ディスプレイ軸に垂直に測定される微細構造の幅を画定し、前記複数の微細構造のそれぞれの微細構造に対する前記微細構造の幅は、前記構造化表面にわたって実質的に一定である、請求項２１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３０】
前記第２の面及び前記第３の面は、実質的に非平面である、請求項２１に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３１】
前記第２の面及び前記第３の面は、鋸歯状、交互の放物線状、正弦波状、微細要素の構造化表面状、弓形状、放物線状、又は連続曲線状のうちの少なくとも１つを画定する、請求項３０に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３２】
異なる向きの光分布を有する第１の光源及び第２の光源と、
第１の主面及び構造化表面を備える非対称転向フィルムであって、前記第１の主面は、前記第１の主面に垂直に延びるディスプレイ軸を画定し、前記構造化表面は、前記構造化表面にわたって形成された複数の微細構造を備える非対称転向フィルムと、を備えるディスプレイデバイスであって、前記複数の微細構造のそれぞれの微細構造は、
第１の面を備える第１の側面であって、前記第１の面は、前記第１の光源からの光を優先的に反射する、第１の側面と、
第２の面及び第３の面を備える第２の側面であって、前記第２の面及び前記第３の面はそれぞれ、前記第２の光源からの光を優先的に反射する、第２の側面と、を備え、
前記第１の面及び前記第２の面は、稜部で交差し、前記第１の面、前記第２の面、及び前記第３の面は全て、異なる方向に光を反射するように構成され、前記微細構造は、前記ディスプレイ軸に垂直に測定される微細構造の幅（Ｗ）を画定し、前記非対称転向フィルムは、前記非対称転向フィルムの位置の関数として前記複数の微細構造の前記それぞれの微細構造の幅の変化（ΔＷ）を画定する、
ディスプレイデバイス。
【請求項３３】
複数の画素を含む液晶パネルと、
前記第１の光源、前記第２の光源、及び前記液晶パネルを独立して駆動するように構成されたコントローラと、
を更に備え、
前記コントローラは、前記液晶パネルを一次状態及び二次状態に迅速に切り替えるように構成され、
前記コントローラは、更に前記第１の光源が照明されているが前記第２の光源が照明されていないときに、前記液晶パネルは一次状態になり、及び前記第２の光源が照明されているが前記第１の光源が照明されていないときに、前記液晶パネルは二次状態になるように、前記第１の光源及び前記第２の光源の前記駆動を迅速に切り替えるように構成されている、
請求項３２に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３４】
隣接する微細構造間の前記それぞれの微細構造の幅の前記変化（ΔＷ）は、約２％〜約２５％の増加である、請求項３２に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３５】
前記ディスプレイデバイスは、前記非対称転向フィルムの前記ディスプレイ軸に実質的に平行な法線を有するディスプレイ表面を画定し、前記複数の微細構造のそれぞれに関して、前記第１の面によって反射された前記第１の光源からの光は、前記ディスプレイ表面の一次観察位置に向けられた一次出力分布を生成する、請求項３３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３６】
前記一次観察位置は、前記ディスプレイ表面から約３０センチメートル（ｃｍ）〜約２００ｃｍに設定されている、請求項３３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３７】
前記複数の微細構造のそれぞれに関して、前記一次出力分布は、約１０度〜約４０度の分布幅を画定している、請求項３３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３８】
前記複数の微細構造のそれぞれの微細構造に関して、前記第３の面によって反射された前記第２の光源からの光は、前記ディスプレイ軸から測定したときに約−９０度〜約−２０度の視野角の第１の特性セットを含む第１の軸外出力分布を生成し、
前記第２の面によって反射された前記第２の光源からの光は、前記ディスプレイ軸から測定したときに約＋２０度〜約＋９０度の視野角の第２の特性セットを含む第２の軸外出力分布を生成する、請求項３３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項３９】
前記一次出力分布は、前記ディスプレイ軸から測定したときに約−２０度〜約＋２０度の視野角の第３の特性セットを含む、請求項３３に記載のディスプレイデバイス。
【請求項４０】
前記第２の面及び前記第３の面は、実質的に非平面である、請求項３２に記載のディスプレイデバイス。
【請求項４１】
前記第２の面及び前記第３の面は、鋸歯状、交互の放物線状、正弦波状、微細要素の構造化表面状、弓形状、放物線状、又は連続曲線状のうちの少なくとも１つを画定する、請求項４０に記載のディスプレイデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
液晶ディスプレイに使用するための非対称転向フィルム。
【背景技術】
【０００２】
転向フィルムは、光の角度分布を変更するために、多くのディスプレイ及び照明用途で使用される。転向フィルムは、一般に、光を屈折及び／又は反射することによって機能する特徴を有する。転向フィルムは、光源及び液晶ディスプレイと共に使用して、所望の光出力を提供することができる。
【０００３】
ディスプレイ用途における時間的多重化とは、一般に、人間の観察に対する知覚可能な限界よりも速い速度で、同じバックライトアーキテクチャを介して非連続的な一連の画像を提供することを指す。脳は、別々の画像を合成された単一画像として知覚する。
【発明の概要】
【０００４】
いくつかの実施例では、本開示は、配光分布の異なる第１の光源及び第２の光源と、第１の主面及び構造化表面を備える非対称転向フィルムであって、第１の主面は、第１の主面に垂直に延びるディスプレイ軸を画定し、構造化表面は、構造化表面にわたって形成された複数の微細構造対を備える非対称転向フィルムと、を備えるディスプレイデバイスを説明し、複数の微細構造対のそれぞれは、第１の稜部で交差する第１の面及び第２の面を有する第１の微細構造であって、第１の微細構造が、第１の稜部から延び、かつ第１の面と第２の面との間の角度を等しく分割する第１の微細構造軸を画定し、第１の微細構造軸及びディスプレイ軸が、第１の角度（α）を画定し、第１の面が、第１の光源からの光を優先的に反射し、第２の面が、第２の光源からの光を優先的に反射する、第１の微細構造と、第２の稜部で交差する第３の面及び第４の面を有する第２の微細構造であって、第２の微細構造が、第２の稜部から延び、かつ第３の面と第４の面第２の面との間の角度を等しく分割する第２の微細構造軸を画定し、第２の微細構造軸及びディスプレイ軸が、第２の角度（β）を画定し、第３の面が、第１の光源からの光を優先的に反射し、第４の面が、第２の光源からの光を優先的に反射する、第２の微細構造と、を備える。ディスプレイデバイスのいくつかの実施例では、第１の微細構造及び第２の微細構造は、互いに直接隣接し、第１の面、第２の面、及び第４の面は全て、異なる方向に光を反射するように構成され、複数の微細構造対は、構造化表面にわたって移動する約０．０１度／ミリメートル（°／ｍｍ）〜約０．０８°／ｍｍの第１の角度勾配（Δα）、及び構造化表面にわたって移動する約０．０１°／ｍｍ〜約０．０８°／ｍｍの第２の角度勾配（Δβ）を画定する。
【０００５】
いくつかの実施例では、本開示は、異なる向きの光分布を有する第１の光源及び第２の光源と、第１の主面及び構造化表面を有する非対称転向フィルムであって、第１の主面は、第１の主面に垂直に延びるディスプレイ軸を画定し、構造化表面は、構造化表面にわたって形成された複数の微細構造対を備えるディスプレイデバイスを説明する。ディスプレイデバイスのいくつかの実施例では、複数の微細構造対のそれぞれは、第１の稜部で交差する第１の面及び第２の面を備える第１の微細構造であって、第１の微細構造が、ディスプレイ軸に垂直に測定される第１の微細構造の幅（Ｗ１）を画定し、第１の面が、第１の光源からの光を優先的に反射し、第２の面が、第２の光源からの光を優先的に反射する、第１の微細構造と、第２の稜部で交差する第３の面及び第４の面を備える第２の微細構造であって、第２の微細構造が、ディスプレイ軸に垂直に測定される第２の微細構造の幅（Ｗ２）を画定し、第３の面が、第１の光源からの光を優先的に反射し、第４の面が、第２の光源からの光を優先的に反射する、第２の微細構造と、を備え、第１の微細構造及び第２の微細構造は、互いに直接隣接し、第１の面、第２の面、及び第４の面は全て、異なる方向に光を反射するように構成され、微細構造対は、Ｗ１／Ｗ２に等しい幅の比（ＷＲ）を画定し、複数の微細構造対は、構造化表面にわたって移動する約０．２／マイクロメートル（μｍ）〜約１．３／μｍの幅比勾配（ΔＷＲ）を画定する。
【０００６】
いくつかの実施例では、本開示は、異なる向きの光分布を有する第１の光源及び第２の光源と、第１の主面及び構造化表面を含む非対称転向フィルムであって、第１の主面は、第１の主面に垂直に延びるディスプレイ軸を画定し、構造化表面は、構造化表面にわたって形成された複数の微細構造を含むディスプレイデバイスを説明する。ディスプレイデバイスのいくつかの実施例では、各微細構造は、第１の面を備える第１の側面であって、第１の面が、第１の光源からの光を優先的に反射する、第１の側面と、第２の面及び第３の面を備える第２の側面であって、第２の面及び第３の面がそれぞれ、第２の光源からの光を優先的に反射する、第２の側面と、を備え、第１の面及び第２の面は、稜部で交差し、微細構造は、第１の稜部から延び、かつ第１の面と第２の面との間の角度を等しく分割する微細構造軸を画定し、微細構造軸及びディスプレイ軸は、第１の角度（α）を画定し、第１の面、第２の面、及び第３の面は全て、異なる方向に光を反射するように構成される。ディスプレイデバイスのいくつかの実施例では、複数の微細構造は、構造化表面にわたって移動する約０．０１度／ミリメートル（°／ｍｍ）〜約０．０８°／ｍｍの第１の角度勾配（Δα）を画定する。
【０００７】
いくつかの実施例では、本開示は、異なる向きの光分布を有する第１の光源及び第２の光源と、第１の主面及び構造化表面を備える非対称転向フィルムであって、第１の主面は、第１の主面に垂直に延びるディスプレイ軸を画定し、構造化表面は、構造化表面にわたって形成された複数の微細構造を備えるディスプレイデバイスを説明し、複数の微細構造の各微細構造は、第１の面を有する第１の側面であって、第１の面が、第１の光源からの光を優先的に反射する、第１の側面と、第２の面及び第３の面を有する第２の側面であって、第２の面及び第３の面がそれぞれ、第２の光源からの光を優先的に反射する、第２の側面とを備える。ディスプレイデバイスのいくつかの実施例では、第１の面及び第２の面は、第１の面、第２の面、及び第３の面が全て、異なる方向に光を反射するように構成されて、稜部で交差し、微細構造は、ディスプレイ軸に垂直に測定される微細構造の幅（Ｗ）を画定し、非対称転向フィルムは、複数の微細構造のそれぞれの微細構造の幅の変化（ΔＷ）を非対称転向フィルム上の位置の関数として画定する。
【０００８】
本開示の１つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面及び以下の説明で述べる。本開示の他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面並びに特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】異なる向きの光分布をそれぞれ有する第１の光源及び第２の光源と、第１及び第２の光源からの光を受光するように配置された非対称転向フィルム（asymmetric turning film）（ＡＴＦ）と、を備える、例示的なディスプレイアセンブリの概略立断面図である。
【００１０】
【図１Ｂ】単一の微小構造対を示す、図１ＡのＡＴＦの一部分の拡大概略断面図である。
【００１１】
【図２Ａ】図１Ａのディスプレイアセンブリに関する例示的な画像投影の概略画像である。
【００１２】
【図２Ｂ】ディスプレイ表面の中心位置で測定したときの、図１Ａのディスプレイアセンブリの例示的な輝度プロットである。
【００１３】
【図３Ａ】図１Ａのディスプレイアセンブリによって表示することができる例示的な一次表示画像である。
【００１４】
【図３Ｂ】図１Ａのディスプレイアセンブリによって表示することができる例示的な二次表示画像である。
【００１５】
【図３Ｃ】図１Ａのディスプレイアセンブリによって表示することができる例示的な二次表示画像である。
【００１６】
【図４】単一の微細構造対を示す、図１ＡのＡＴＦの一部分の別の拡大概略断面図である。
【００１７】
【図５】ＡＴＦの構造化表面にわたる一定の微細構造角度を含む微細構造対を有するＡＴＦを備えるディスプレイアセンブリに関する例示的な画像投影の概略画像である。
【００１８】
【図６】複数の微細構造対を備えるＡＴＦの概略立断面図である。
【００１９】
【図７】図６のＡＴＦを備えるディスプレイアセンブリに関する例示的な画像投影の概略画像である。
【００２０】
【図８】複数の同様に成形された微細構造を有するＡＴＦを備える例示的なディスプレイアセンブリの概略立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本開示は、液晶ディスプレイアセンブリ内の複数の光源と共に使用して、光の異なる複数の特性出力分布を提供することができる非対称転向フィルム（ＡＴＦ）を説明する。いくつかの実施例では、光の異なる出力分布を使用して、主観察者位置に向けられた軸上出力分布、及びより広い公開／周辺観察位置に向けられた分割ローブの軸外出力分布を生成することができる。いくつかの実施例では、軸上及び軸外出力分布を使用して、私的視野表示（例えば、軸上分布）及び公開又は非私的視野表示（例えば、軸外視野表示）を確立することができる。加えて又は代わりに、ＡＴＦを、多重化ディスプレイと共に使用して、異なる画像を異なる観察位置に、例えば、一次画像を軸上観察位置に、かつ第２の画像を軸外観察位置に、送達することができる。
【００２２】
本明細書で説明するＡＴＦは、異なる光源からの光を異なる方向に優先的に反射するように構成された少なくとも２つの面をそれぞれ有する複数の微細構造（例えば、プリズム）を有することができる。いくつかの実施例では、複数の微細構造は、異なる２つの光出力分布を集合的に生成する複数の微細構造対と見なすことができる。例えば、図１Ａは、異なる向きの光分布１２２、１３２をそれぞれ有する第１の光源１２０及び第２の光源１３０と、第１及び第２の光源１２０、１３０からの光を受光するように配置された非対称転向フィルム（ＡＴＦ）１１０と、を備える、ディスプレイアセンブリ１００の概略立断面図である。ディスプレイアセンブリ１００はまた、液晶ディスプレイユニット（liquid crystal display unit）（ＬＣＤ１４０）及びコントローラ１５０を含んでもよい。以下で更に説明するように、コントローラ１５０は、第１及び第２の光源１２０、１３０と連携してＬＣＤ１４０を駆動して、多重化ディスプレイとして機能するように構成されてもよい。例えば、コントローラ１５０は、第１の光源１２０により照明された一次表示画像と、第２の光源１３０により照明された二次表示画像との間で、ＬＣＤ１４０を迅速に切り替えるように構成されてもよい。
【００２３】
ＡＴＦ１１０は、第１の主面１１８と、表面１１８の反対側にあり、複数の微細構造対１１４からなる第２の主面とを含んでもよい。各微細構造対１１４は、互いに隣接する第１の微細構造１１２ａ及び第２の微細構造１１２ｂを含んでもよい。それぞれの微細構造（例えば、第１の微細構造１１２ａ及び第２の微細構造１１２ｂ）のそれぞれは、ＡＴＦ１１０の実質的に同じ方向に（図１Ａの例示的な構成では、紙面の中／外に軸に沿って）延びる直線的微細構造（例えば、プリズム）であってもよい。
【００２４】
いくつかの実施例では、第１の主面１１８は、第１の主面１１８に垂直に延びるディスプレイ軸１１９を画定する、実質的に平滑（例えば、平坦又はほぼ平坦）であってもよい。しかし、表面は、全ての実施例において完全に平滑である必要はなく、その表面が微細構造を含まない限りは、実質的に平滑な表面であると認めることができる。例えば、主面１１８上に、ウェットアウト防止又はグレア防止のビードコーティングが含まれて又は組み込まれていてもよく、そのような表面は、この用途の目的上、やはり実質的に平滑と見なすことができる。換言すれば、平滑は、粗くないという意味で使用されるのではなく、代わりに、構造化されていないという意味で使用される。いくつかの実施例では、第１の主面１１８は、ディスプレイ軸１１９及びＬＣＤ１４０のディスプレイ軸が実質的に整列するように、ＬＣＤ１４０に隣接して配置することができる。ディスプレイ軸１１９は、ディスプレイアセンブリ１００のディスプレイ表面に対する法線と実質的に整列（例えば、整列又はほぼ整列）されてもよい。したがって、ディスプレイ軸１１９は、ディスプレイアセンブリ１００に対するディスプレイ軸と同じであると見なすことができる。
【００２５】
図１Ｂは、第１の微細構造１１２ａ及び第２の微細構造１１２ｂを備える単一の微細構造対１１４を示す、ＡＴＦ１１０の一部分の拡大概略断面図である。図示するように、第１の微細構造１１２ａは、第１の稜部１１５ａを形成するように交差する第１の面１１３ａ及び第２の面１１３ｂを含んでもよい。いくつかの実施例では、第１の面１１３ａは、第１の微細構造１１２ａに入射する第１の光源１２０からの光が、第１の面１１３ａによってＬＣＤ１４０に向かって優先的に反射されるように配置されてもよい（例えば、散乱又はディスプレイアセンブリ１００の非効率に関連付けられた他の損失に起因して失われた光は別として、第１の微細構造１１２ａに入射する第１の光源１２０からの実質的に全ての光は、第１の面１１３ａによって反射される）。例えば、第１の光源１２０は、第１の例示的な光線１２４を備える第１のコリメーション角度（例えば、第１の光分布１２２の角度範囲／広がり）によって特徴付けることができる第１の光分布１２２を生成する。図１Ｂに示すように、第１の例示的な光線１２４は、第２の面１１３ｂを通って第１の微細構造１１２ａに入ることができる。ＡＴＦ１１０は、構造化（例えば、空気）に直接隣接する媒体より高い屈折率を有してもよく、したがって、空気から転向フィルムに進行する光（例えば、第２の面１１３ｂに入射する例示的な光線１２４）は、屈折するが、境界面におけるフレネル反射を除いて、入射面（例えば、第２の面１１３ｂ）によって実質的に反射されないことになる。第２の面１１３ｂに入った後で、光線１２４は、第１の微細構造１１２ａを通って移動し、内部全反射によって第１の面１１３ａに反射する。いくつかのそのような実施例では、第１の面１１３ａによって反射された光は、第１の出力分布１１６ａを形成する特性視野角のセット内の軸上（例えば、ディスプレイ軸１１９に対して）観察位置に向かって反射することができる。いくつかのそのような実施例では、潜在的フレネル反射は、ＡＴＦ１１０の構造化表面１１１上に反射防止コーティング又は処理を提供することによって低減することができる。いくつかの実施例では、反射防止は、モスアイ（moth's eye）構造などの反射防止構造化表面１１１によって提供されてもよい。
【００２６】
同様に、第２の面１１３ｂは、第１の微細構造１１２ａに入射する（例えば、第１の面１１３ａに入射する）第２の光源１３０からの光が、第２の面１１３ｂによってＬＣＤ１４０に向かって優先的に反射されるように配置されてもよい（例えば、ディスプレイアセンブリ１００の非効率に関連付けられた散乱する他の損失に起因して失われた光は別として、第１の微細構造１１２ａに入射する第２の光源１３０からの実質的に全ての光は、第２の面１１３ｂによって反射される）。いくつかのそのような実施例では、第２の面１１３ｂによって反射された光は、第２の出力分布１１６ｂを形成する特性軸外視野角のセット内の軸外観察位置（例えば、ディスプレイ軸１１９に対して）に向かって反射することができる。
【００２７】
第１の微細構造１１２ａと同様に、第２の微細構造１１２ｂは、第２の稜部１１５ｂを形成するように交差する第３の面１１３ｃ及び第４の面１１３ｄを含んでもよい。いくつかの実施例では、第３の面１１３ｂは、第２の微細構造１１２ｂに入射する（例えば、第４の面１１３ｄに入射する）第１の光源１２０からの光が、第３の面１１３ｃによってＬＣＤ１４０に向かって優先的に反射されるように配置されてもよい（例えば、ディスプレイアセンブリ１００の非効率に関連付けられた損失又は散乱に起因して失われた光は別として、第２の微細構造１１２ｂに入射する第１の光源１２０からの実質的に全ての光は、第３の面１１３ｃによって反射される）。いくつかのそのような実施例では、第３の面１１３ｃによって反射された光は、第３の出力分布１１６ｃを形成する特性視野角のセット内の軸上（例えば、ディスプレイ軸１１９に対して）観察位置に向かって反射することができる。同様に、第４の面１１３ｄは、第２の微細構造１１２ｂに入射する（例えば、第３の面１１３ｃに入射する）第２の光源１３０からの光が、第４の面１１３ｄによってＬＣＤ１４０に向かって優先的に反射されるように配置されてもよい（例えば、ディスプレイアセンブリ１００の非効率に関連付けられた損失又は散乱に起因して失われた光は別として、第２の微細構造１１２ｂに入射する第２の光源１３０からの実質的に全ての光は、第４の面１１３ｄによって反射される）。いくつかのそのような実施例では、第４の面１１３ｄによって反射された光は、第４の出力分布１１６ｄを形成する特性軸外視野角のセット内の軸外観察位置（例えば、ディスプレイ軸１１９に対して）に向かって反射することができる。
【００２８】
いくつかの例では、それぞれの微細構造対１１４の異なる面を使用して、異なる軸上及び軸外の観察画像を確立することができる。例えば、第１及び第３の面１１３ａ、１１３ｃによって優先的に反射される第１の光源１２０からの光に関連付けられた第１及び第３の出力分布１１６ａ、１１６ｃは、合成して、軸上観察位置に向けられた一次光出力分布１６０を確立することができる。加えて又は代わりに、第２及び第４の面１１３ｂ、１１３ｄによって優先的に反射される第２の光源１３０からの光に関連付けられた第２及び第４の軸外出力分布１１６ｂ、１１６ｄは、合成して、第２及び第４の出力分布１１６ｂ、１１６ｄが分割ローブの二次光出力分布１６２の独立した２つのローブを形成して、分割ローブの二次光出力分布１６２を確立することができる。
【００２９】
いくつかの実施例では、一次光出力分布１６０及び分割ローブの二次光出力分布１６２を使用して、ディスプレイアセンブリ１００に対して異なる位置に立っている観察者に対して異なる少なくとも２つの視覚体験を確立することができる。例えば、図２Ａ及び図２Ｂは、ＡＴＦ１１０の光出力分布の例を示す。図２Ａは、ディスプレイアセンブリ１００に関する例示的な画像投影の概略画像である。図示するように、ディスプレイアセンブリ１００は、観察者Ａ及びＢに向かって向けられたディスプレイ表面２０２を画定することができる。観察者Ａは、ディスプレイ表面２０２に対して一次観察位置２１０に位置することができ、観察者Ｂは、軸外観察位置２１２内の位置を表す。いくつかの実施例では、一次観察位置２１０は、ディスプレイ表面２０２の中央及びディスプレイ軸１１９と位置合わせされてもよい。ディスプレイデバイスの種類に依存して、一次観測位置２１０は、ディスプレイ表面２０２から３０センチメートル（ｃｍ）（例えば、タブレットディスプレイ用）〜２００ｃｍ（例えば、大型モニタ用）であってもよい。
【００３０】
図２Ａに示すように、一次光出力分布１６０は、ディスプレイ表面２０２に対して一次観察位置２１０に向けられてもよく、一方で、分割ローブの二次光出力分布１６２は、位置２１２を含む軸外観察位置に向けられてもよい。一次光出力分布１６０及び分割ローブの二次光出力分布１６２は、それぞれ、視野角の特性セットを画定してもよい。例えば、一次観察位置２１０に向けられた一次光出力分布１６０は、ディスプレイ軸１１９から測定したときに−２０度〜＋２０度の分布範囲内の視野角の特性セットを画定することができる（例えば、ディスプレイ軸１１９との整列を表す０度）。いくつかの実施例では、一次光出力分布１６０の分布幅（例えば、広がり）は、約１０度〜約４０度であってもよい。分割ローブの二次光出力分布１６２は、ディスプレイ軸１１９から測定したときに、１つのローブに対して−９０度〜−２０度、及び他のローブに対して＋２０度〜＋９０度の分布範囲内（例えば、一次光出力分布１６０の外側のエリア）の視野角の特性セットを含んでもよい。一次光出力分布１６０及び分割ローブの二次光出力分布１６２に対する視野角の特性セットは、所望の用途に依存して幅広く異なることができる。特性視野角のセットの縁部は、光強度が最大の半分（ＦＷＨＭ）に低下する点として画定されてもよく、又は、光強度に関する、知覚可能閾値、読み取り可能閾値、又は更には異なる任意の値を横切る点であってもよい。
【００３１】
図２Ｂは、ディスプレイ表面２０２の中心位置で（例えば、図２Ｂの位置２０４に対して）測定したときの、ディスプレイアセンブリ１００の例示的な輝度プロット２２０である。輝度分布は、ディスプレイ軸１１９からの視野角の関数として測定され、ゼロ度は、ディスプレイ軸１１９との平行な整列を表し（例えば、ディスプレイ表面２０２を正面から見る）、±９０度は、ディスプレイ軸１１９との垂直な整列を表す（例えば、ディスプレイ表面２０２を横から見る）。一次光出力分布１６０は、一次光出力分布１６０が±２０度以内に実質的に投影されることを示す輝度曲線２２２を形成し、これにより、一次表示は、視野角±２０度以内の観察者Ａによってのみ観察され、軸外観察位置の観察者によって観察されないようにすることができる。同様に、分割ローブの二次光出力分布１６２は、分割ローブの二次光出力分布１６２が−９０〜−２０度及び＋２０〜＋９０度の視野角内に実質的に投影されることを示す輝度曲線２２４を形成し、これにより、二次表示は、視野角±２０〜９０度以内の観察者Ｂによってのみ観察され、観察者Ａによって観察されないようにすることができる。
【００３２】
ＡＴＦ１１０は、任意の好適な厚さであってよく、任意の好適な材料から作製してもよい。いくつかの実施例では、ＡＴＦ１１０は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリ（メチルメタクリレート）、及びコポリマー、並びにこれらのブレンドなどの、ポリマー材料から形成することができる。いくつかの実施例では、ＡＴＦ１１０は、入射光の望ましくない散乱を回避するように、光学的に透明であってもよく、又は低いヘイズ及び高い透明度を有してよい。いくつかの実施例では、ＡＴＦ１１０は、１．５以上など、内部全反射が十分に広い角度の範囲で生じることを保証するのに十分に高い屈折率を有してもよい。いくつかの実施例では、ＡＴＦ１１０は、例えば、アクリル、ポリスチレン、メチルスチレン、アクリレート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどを含む他の適切な材料から形成されてもよい。いくつかの実施例では、ＡＴＦ１１０の材料、寸法、又はその両方を、可撓性フィルムを製造するために選択することができる。
【００３３】
複数の微細構造対１１４、より全体的にはＡＴＦ１１０の構造化表面は、微細複製工程などの任意の好適な工程を通して形成することができる。例えば、複数の微細構造対１１４からなる構造化表面は、好適な工具に所望の構造の陰版を切削（フライカット、ねじ切り、ダイヤモンド切削など）し、この工具表面に適合性があるが硬化可能又は硬質化可能である材料を押し付けることを通して、形成することができ、工具は、切削工程中に周期的に回転／傾斜されて、上述した角度勾配を確立する。その後、材料を（例えば、紫外光などの光への暴露を通して）硬質化又は硬化させて、構造化表面に所望の微細構造対１１４を残すことができる。電気めっき、レーザ切削、若しくはエッチングしたツールを用いる注型硬化、ツールの二光子マスタリングなどのフォトリソグラフィと注型硬化法との併用、又は直接機械加工若しくはアディティブ式３次元印刷法さえも含む、他の処理が可能であることもある。
【００３４】
それぞれの微細構造のそれぞれの面は、表面形状を画定することができる。例えば、第１の面１１３ａ、第２の面１１３ｂ、第３の面１１３ｃ、及び第４の面１１３ｄはそれぞれ、第１、第２、第３、及び第４の表面形状をそれぞれ画定する。いくつかの実施例では、それぞれの表面形状は、実質的に平面（例えば、図１Ｂに示すように平滑又は平坦）であってもよい。加えて又は代わりに、それぞれの面のうちの１つ以上は、例えば、放物線、双曲線、楕円形、曲線、波形、又はこれらの組み合わせを含む、非平面の表面形状を有してもよい。例えば、鋸歯状、交互の放物線状、正弦波状、又は微細要素（例えば、マイクロレンズを含む）の形状を含む、工学的表面形状は、微細構造の面のいずれかの上で可能である。
【００３５】
いくつかの実施例では、それぞれの面の相対的形状を使用して、軸上又は軸外光出力分布１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄのうちの１つ以上の分布角度を調整又は修正することができる。いくつかの実施例では、それぞれの面の相対的形状は、平面形状で得られる光出力分布と比較して、よりコリメートされた、又は拡散光出力分布を生成するように修正されてもよい。例えば、軸外出力分布１１６ｂ及び１１６ｄをそれぞれ生成する第２及び第４の面１１３ｂ及び１１３ｄは、波形（例えば、正弦波状、放物線状、弓状、鋸歯状、構造化、又は任意の連続的に湾曲した形状（例えば、ベジェ曲線））の、第２及び第４の表面形状を画定することができる。それぞれの面の波形形状の大きさに依存して、それぞれの軸外出力分布が、より大きな範囲の特性視野角（例えば、ディスプレイ軸１１９から測定したときに、第４の出力分布１１６ｄに関して、約−９０°〜約−２０°）を画定するように、光出力分布は、より広がることになる。加えて又は代わりに、散乱を最小限にするために、反射防止コーティングを、微細構造対１１４のそれぞれの面、ＡＴＦ１１０の裏側、又は更にはディスプレイアセンブリ１００の他の構成要素のうちの１つ以上の上に配置してもよい。
【００３６】
各微細構造（例えば、第１の微細構造１１２ａ）は、任意の適切なサイズ（例えば、幅（Ｗ））を画定してもよく、多くの場合、ミリメートル又はマイクロメートルのスケールであってもよい。いくつかの実施例では、それぞれの微細構造対１１４がそれぞれ、約２０μｍ〜６００μｍの対の幅（すなわち、Ｗ１２＝Ｗ１＋Ｗ２）を画定するように、それぞれの微細構造は、約１０マイクロメートル（μｍ）〜３００μｍの幅（例えば、第１及び第２の微細構造１１２ａ、１１２ｂそれぞれに対して、図１ＢのＷ１又はＷ２）を画定してもよい。いくつかの例では、それぞれの微細構造のそれぞれの幅（例えば、Ｗ１又はＷ２）は、約２０μｍ〜２００μｍの対の幅（Ｗ１２）を確立する、約１０μｍ〜１００μｍであってもよい。
【００３７】
いくつかの実施例では、それぞれの微細構造の幅（例えば、Ｗ１又はＷ２）及び対の幅（Ｗ１２）は、ＡＴＦ１１０の構造化表面にわたって実質的に一定（例えば、一定又はほぼ一定）のままとすることができ、それにより、それぞれの微細構造の幅は、ＡＴＦ１１０の構造化表面にわたって意図的に異ならない又は変化しないようになる。
【００３８】
他の実施例では、第１の微細構造１１２ａ及び第２の微細構造１１２ｂのそれぞれの微細構造の幅（例えば、Ｗ１又はＷ２）は、微細構造の基本形状及びそれぞれの面の間の角度を実質的に一定（例えば、一定又はほぼ一定）に保ちながら、構造化表面１１１に沿った（例えば、図１Ａのｘ軸方向に複数の微細構造対１１４にわたって垂直に移動する）位置の関数として変化してもよい。いくつかのそのような実施例では、ＡＴＦ１１０上の位置の関数としてのそれぞれの微細構造の幅（例えば、Ｗ１又はＷ２）の変化を使用して、隣接する微細構造が、第１又は第２の光源１２０、１３０からの光がそれぞれの微細構造に到達する能力を遮断し得る、潜在的な陰影効果を抑制することができる。例えば、図１Ａに関して、第１の光源１２０からのより少ない光が、隣接する微細構造によって作り出される斜角及び陰影効果に起因して、ＡＴＦ１１０の反対側の端部（例えば、紙面の左側）上の微細構造に向けられてもよい。結果として、第１の光源１２０の反対側のディスプレイ表面２０２の側は、第１の光源１２０に隣接する側と比較して低減した輝度を有することがある。それぞれの微細構造の幅（例えば、Ｗ１又はＷ２）を、ＡＴＦ１１０上の位置の関数として変化させることによって、それぞれの面（例えば、第２の面１１３ｂ及び第４の面１１３ｄ）の相対的高さ、したがって、面積は、増大し、第１の光源１２０からのより多くの光がそれぞれの微細構造によって受光されることを可能にする。いくつかの実施例では、陰影効果は、対の幅（Ｗ１２）を実質的に一定に保ちながら、位置ＡＴＦ１１０の関数として幅の比（ＷＲ＝Ｗ１／Ｗ２）を変化させることによって対処することができる。幅の比の好適な変化／勾配（ΔＷＲ）は、構造化表面にわたって移動する、約０．２／マイクロメートル（μｍ）〜約１．３／μｍであってもよい。いくつかの実施例では、幅の比の変化（ΔＷＲ）は、第１の光源１２０から離れて移動する方向で測定したときに、約０．５／μｍ〜約０．６／μｍであってもよい。いくつかの実施例では、位置ＡＴＦ１１０の関数として幅の比（ΔＷＲ）を変更することは、図６に関して以下で更に説明する、位置ＡＴＦ１１０の関数として微細構造を回転させることと共に使用することができる。
【００３９】
いくつかの実施例では、ＡＴＦ１１０の構造化表面上の全体構成の複数の微細構造対１１４は、複数の微細構造対１１４の間のランド又は間隙が存在することなく、微細構造対１１４が互いに直接隣接するように、微細構造対１１４がＡＴＦ１１０の構造化表面にわたって（例えば、ディスプレイ軸１１９に実質的に平行に）連続的に延びるように設定されてもよい。他の例では、各微細構造対１１４は、隣接する対を分離する小片のランド（例えば、フラットスポット）によって隣接する対から分離されてもよく、又は個々の微細構造１１２ａ、１１２ｂはそれぞれ、小片のランド（例えば、単一の微細構造の幅のオーダーの）によって分離されてもよい。
【００４０】
微細構造対１１４は、任意の好適な対のパターン／構成で製造されてもよい。例えば、微細構造対１１４は、−（ＡＢ）−（ＡＢ）−の繰り返し微細構造パターンを有するものとして図１Ａに示されているが、他の好適なパターンも想定される。例えば、微細構造対１１４内の第１及び第２の微細構造１１２ａ、１１２ｂの相対位置は、周期的に反転されて、−（ＡＢ）−（ＢＡ）−（ＡＢ）−の微細構造パターン又はこれらの組み合わせを生成してもよい。
【００４１】
第１の光源１２０及び第２の光源１３０は、任意の好適な光源又は光源の組み合わせであってもよい。いくつかの実施例では、第１の光源１２０及び第２の光源１３０用の光源は、発光ダイオード（light emitting diode）（ＬＥＤ）、冷陰極蛍光灯（cold cathode fluorescent light）（ＣＣＦＬ）、白熱光源などであってもよい。いくつかの実施例では、第１及び第２の光源１２０、１３０はそれぞれ、一連の光源であってもよい。例えば、第１及び第２の光源１２０、１３０は、図１Ａの紙面の軸上／軸外に沿って延びた一連のＬＥＤを含んでもよい。いくつかの実施例では、第１及び第２の光源１２０及び１３０は、実質的に白色光を放射してもよい。加えて又は代わりに、それぞれの光源（例えば、第１の光源１２０又は第２の光源１３０）の特定の構成要素は、合わせて白色光を生成することができる異なる波長の光を放射してもよい。「白色」光は、白色光として観察者が知覚し得る任意の好適な望ましい色点を指してもよく、用途に応じて調整又は較正することができる。いくつかの実施例では、第１の光源１２０及び／又は第２の光源１３０は、電磁スペクトルの紫外線範囲、可視範囲、又は近赤外範囲のうちの１つ以上の光を放射してもよい。光源、及び任意の対応する射出、コリメーション、又は他の光学素子を選択して、任意の好適な波長又は波長の組み合わせ、偏光、点拡散分布、及びコリメーションの程度を提供してもよい。
【００４２】
上述したように、第１及び第２の光源１２０、１３０はそれぞれ、異なる向きの光分布１２２、１３２を生成する。それぞれの分布１２２、１３２のコリメーションの程度は、使用することができる、光源１２０、１３０の種類、及び任意の付随するコリメーション又は射出光学素子（例えば、ライトガイド）（図示せず）の両方に依存し得る。いくつかの実施例では、特に、第１又は第２の光源１２０、１３０が平行な光源の列を含む場合、光分布円錐又は各独立した光源は、効果的に合成して、光分布１２２、１３２を形成する延長された光くさびを生成することができる（例えば、光分布１２２、１３２の断面が図１Ａの紙面の中又は外に投影されたかのように）。加えて又は代わりに、それぞれの第１又は第２の光源１２０、１３０がＣＣＦＬ管又はＬＥＤのアレイなどの線状光源を備える実施例では、光分布１２２、１３２は、延長されたくさびを画定してもよい。
【００４３】
いくつかの実施例では、第２の光源１３０からの光が分割ローブの二次光出力分布１６２の生成に関与するため、独立したローブは、一次光出力分布１６０の知覚輝度よりも低い知覚輝度を有することができる。例えば、第１の光源１２０からの理論上の光の１００％は、一次光出力分布１６０内に投影されることになり、一方、ローブ二次光出力分布１６２の各ローブは、独立して、二次光源１３０からの理論上の光の５０％のみを含むことになる。分割ローブの二次光出力分布１６２における輝度の低下を補償するために、いくつかの実施例では、第２の光源１３０は、プライバシー又は共有モード性能に必要とされるように、第１の光源１２０よりも高い又は低い光出力を生成するように駆動又は構成されてもよい。
【００４４】
ＬＣＤ１４０は、例えば、容易にかつ商業上入手可能なものを含む、任意の好適な液晶パネルであってもよい。ＬＣＤ１４０は、色を表示するためのフィルタを含む、任意の数の画素又はサブ画素を含んでもよい。ＬＣＤ１４０及びＡＴＦ１１０は、互いに光学的に連通するが、必ずしも２つが互いに直接光学的に結合されていない。例えば、１つ以上の介在フィルム又は空隙が、ＬＣＤ１４０とＡＴＦ１１０との間に存在してもよい。いくつかの実施例では、ＬＣＤ１４０は、１つ以上の反射型偏光子、吸収型偏光子、又は光方向転換フィルムを含んでもよい。加えて又は代わりに、ＬＣＤ１４０は、適切な電子駆動構成要素を含んでもよい。いくつかの実施例では、ＬＣＤ１４０は、高精細（high definition）（ＨＤ）又は超高精細（ultra−high definition）（ＵＨＤ／４Ｋ／８Ｋ）ディスプレイをサポートするのに十分な数の画素を有してもよい。ＬＣＤ１４０は、高透過性パネルであってもよい。
【００４５】
いくつかの実施例では、ＬＣＤ１４０は、観察者Ａ及びＢに異なる表示画像を提供するために、一次画像と二次画像との間で迅速に切り替えるように、コントローラ１５０を介して非常に迅速に切り替え可能とすることができ得る。図３Ａ、図３Ｂ、及び図３Ｃは、コントローラ１５０の多重化機能の結果として、ＬＣＤ１４０によって表示して、観察者Ａ及びＢそれぞれによって観察することができる、例示的な一次表示画像３００（図３Ａ）及び二次表示画像３１０ａ、３１０ｂ（図３Ｂ及び図３Ｃ）を示す。いくつかの実施例では、ＬＣＤ１４０は、１０ミリ秒（ｍｓ）未満、８ｍｓ未満、４ｍｓ未満、又は更には１ｍｓ未満のフレーム持続時間が可能であり得る。同様に、第１及び第２の光源１２０、１３０は、それぞれの光源が照明状態と非照明状態との間で切り替わる、同様の照明持続時間が可能であり得る。コントローラ１５０は、ＬＣＤ１４０、第１の光源１２０、及び第２の光源１３０と電気的に通信（無線か否かにかかわらず）することができる。コントローラ１５０は、マイクロコントローラ若しくはマイクロプロセッサを備える、又はマイクロコントローラ若しくはマイクロプロセッサとすることができる。コントローラ１５０は、論理及び適切な入力構成要素を備えることができる。一般的に、コントローラ１５０は、第１の光源１２０（一次画像とともに）及び第２の光源１３０（二次画像とともに）の選択的照明を用いて、ＬＣＤ１４０に対する一次表示画像３００と二次表示画像３１０ａ、３１０ｂとの間の切り替えを調整するように構成されてもよい。例えば、一次光出力分布１６０を形成するようにＡＴＦ１１０によって反射された第１の光源１２０からの光は、一次状態の間にＬＣＤ１４０を透過して、一次表示画像３００を一次観察位置２１０に投影する。逆に、ＬＣＤ１４０が二次状態にあるとき、分割ローブの二次光出力分布１６２を形成するようにＡＴＦ１１０によって反射される第２の光源１３０からの光は、二次状態の間にＬＣＤ１４０を透過し、二次表示画像３１０ａ、３１０ｂを二次観察位置２１２に向けて投射する。いくつかの実施例では、コントローラ１５０は、１０ｍｓ毎、８ｍｓ毎、５ｍｓ毎、４ｍｓ毎、１ｍｓ毎、又は更により迅速に、一次表示画像３００と二次表示画像３１０ａ、３１０ｂとの間のこの非常に迅速な切り替えを行うように構成されてもよい。一次画像が１つおきのフレームで表示されている場合、一次表示状態と二次表示状態との間の切り替え速度は、観察者Ａによって知覚可能に途切れ途切れ又はばらばらでないように十分に迅速にすべきである。
【００４６】
一次表示状態と二次表示状態との間で迅速に切り替えることにより、一次光出力分布１６０の範囲内の観察者Ａは、一次画像３００を見るが、第２の表示状態の間に二次画像３１０ａ、３１０ｂの表示も非常に短い実質上のブランクフレームも知覚しないことになる。仮になったとした場合、二次表示画像３１０ａ、３１０ｂは、一次光出力分布１６０の範囲内の観察者Ａに対して非常に暗く見えることになる。同様に、分割ローブの二次光出力分布１６２の範囲内の観察者Ｂは、二次画像３１０ａ、３１０ｂを見るが、一次表示状態の間に一次画像３００も非常に短い実質上のブランクフレームも見ないことになる。観察者が分割ローブの二次光出力分布１６２の範囲内にあるが、また一次光出力分布１６０の範囲にも近い状況では、観察者はまた、一次表示画像３００並びに二次表示画像３１０ａ、３１０ｂをかすかに知覚することもできる。このため、いくつかの実施例では、二次表示画像３１０ａ、３１０ｂは、気を散らす、又はコンテンツを読み取ることが困難になるようにするように、選択又は設計されてもよい。例えば、二次表示画像は、専用画像（例えば、画像３１０ｂ）又は擬似ランダムノイズ関数の二次表示画像（例えば、画像３１０ａ）であってもよい。いくつかの実施例では、二次表示画像３１０ａ、３１０ｂは、観察者Ｂを更に散らすための変換又はアクティブ表示画像を含んでもよい。コントローラ１５０は、例えば、一次表示画像３００及び二次表示画像３１０ａ、３１０ｂのうちの１つ以上のコンテンツを提供することができる、ビデオカードなどの他の電子構成要素からのビデオ入力を含む、説明した一次及び二次表示状態を得るための適切な電子駆動及びタイミング回路を含むことができる。
【００４７】
いくつかの実施例では、ディスプレイアセンブリ１００は、非私的又は一般的な観察モードも提供するように構成されてもよい。例えば、ＬＣＤ１４０は、第１及び第２の光源１２０、１３０は、上述したように、同時に照明される、又は迅速に切り替えられながら、単一の表示画像を表示することができる。そのような実施例では、ＬＣＤ１４０の表示画像は、一次観察位置２１０及び軸外観察位置２１２の両方に投影されてもよい。このようにして、観察者Ａ及びＢは、同じ画像を観察することができる。
【００４８】
加えて又は代わりに、ディスプレイアセンブリ１００は、擬似私的観察モードを提供するようにも構成されてもよい。例えば、ＬＣＤ１４０は、単一の表示画像を表示することができるが、第１の光源１２０の照明中にのみ表示画像の特定の部分又はウィンドウを選択的に表示してもよい。いくつかのそのような実施例では、表示画像の対応する部分又はウィンドウは、一次光出力分布１６０内の観察者Ａによってのみ知覚可能とすることができる。
【００４９】
いくつかの実施例では、それぞれの微細構造対１１４のそれぞれは、構造化表面１１１に沿って実質的に同じ整列を呈してもよい。例えば、それぞれの微細構造のそれぞれは、微細構造の稜部から延び、微細構造のそれぞれの面を二分する微細構造軸によって特徴付けられてもよい。図４は、第１及び第２の微細構造１１２ａ、１１２ｂを含む単一の微細構造対１１４を示す、ＡＴＦ１１０の一部分の別の代表的な拡大概略断面図である。第１の微細構造１１２ａは、第１の稜部１１５ａから延び、第１の面１１３ａ及び第２の面１１３ｂを二分する第１の微細構造軸１１７ａを画定する。第１の微細構造の向きを画定するための有用な測定基準は、第１の微細構造軸１１７ａとディスプレイ軸１１９との間の角度（α）である。同様に、第２の微細構造１１２ｂは、第２の微細構造軸１１７ｂ及び第２の微細構造角度（β）を画定する。いくつかの実施例では、第１の微細構造角度（α）及び第２の微細構造角度（β）は、ＡＴＦ１１０の構造化表面１１１にわたる全ての微細構造対１１４に対して実質的に一定のままであってもよい。いくつかのそのような実施例では、特に、より大きいディスプレイアセンブリ又は狭いコリメーション角度では、一次観察位置２１０での一次表示画像３００は、ディスプレイ表面２０２の最縁部に沿って知覚的により暗くなることがある。
【００５０】
ディスプレイ表面２０２の縁部におけるこの減少した照明は、一次観察位置２１０がディスプレイ表面２０２の最縁部に対してわずかに軸外であることの結果であることがある。例えば、図５は、ＡＴＦの構造化表面にわたる一定の微細構造角度を含む微細構造対を有するＡＴＦを備えるディスプレイアセンブリ５００に関する例示的な画像投影の概略画像を示す。光出力分布５１０ａ及び５１０ｂは、ディスプレイ表面５０２の最縁部５３０ａ、５３０ｂにおける一次光出力分布を表す。図示するように、一次観察位置５１２が、最縁部５３０ａ、５３０ｂでのディスプレイ軸５２０に対してわずかに軸外であるため、光出力分布５１０ａ及び５１０ｂの周辺での光のみが観察者Ｃに到達し、一方、光出力分布５１０ａ及び５１０ｂ内の光の大部分は、最適ではない観察位置に向けられる。
【００５１】
いくつかの実施例では、この減少した照明効果は、ＡＴＦに沿った位置の関数として微細構造軸を調節することによって、ＡＴＦの構造化表面にわたって移動してそれぞれの微細構造の向きを徐々に変えることによって低減することができる。例えば、図６は、ＡＴＦ１１０に関して説明したものと実質的に同じ第１の微細構造６１０及び第２の微細構造６１２をそれぞれ備える複数の微細構造対６１４を備えるＡＴＦ６００の概略立断面である。各微細構造６１０、６１２は、それぞれの微細構造軸によって特徴付けることができる（簡単にするために図６では、第１の微細構造６１０に対する第１の微細構造軸６１７のみが示されている）。複数の微細構造対６１４にわたって垂直に（例えば、ｘ軸方向に）移動して、微細構造のそれぞれの微細構造軸を回転させて、ＡＴＦにわたる位置の関数として、対応する第１又は第２の微細構造軸とＡＴＦ６００のディスプレイ軸６１９との間の角度の変化を表す角度勾配を生成することができる。例えば、第１の微細構造６１０に関して、各微細構造は、ディスプレイ軸６１９に対して測定したときに第１の角度（α）をそれぞれ形成する、それぞれの第１の微細構造軸６１７を画定する。複数の微細構造対６１４にわたって垂直に移動して、第１の微細構造６１０によって画定されるそれぞれの第１の角度（α）は、変化し、ｘ軸方向に移動する第１の角度勾配（Δα＝度／ミリメートル）を生成する。
【００５２】
いくつかの実施例では、ＡＴＦ６００は、それぞれの第１の微細構造６１０の回転に対する第１の角度勾配（Δα）、及び第２の微細構造６１２に対する第２の角度勾配第２の角度勾配角度（Δβ）を画定してもよい。いくつかの実施例では、第１の角度勾配（Δα）は、それぞれの第１の出力分布６２０ａ、６２０ｂ、６２０ｃが一次観察位置６３０に中心を置かれるように、それぞれの第１の出力分布６２０ａ、６２０ｂ、６２０ｃがそれぞれ一次観察位置６３０に向けられるように設定されてもよい。同様に、第２の角度勾配（Δβ）は、それぞれの第２の微細構造６１２からのそれぞれの第３の出力分布（例えば、図１Ｂの一次光出力分布１６０の一部分を形成するように、第３の面１１３ｃによって反射された光）がそれぞれ同様に一次観察位置６３０に向けられるように設定することができる。いくつかの実施例では、第１の角度勾配（Δα）及び第２の角度勾配（Δβ）は、図５に関して説明した減少した照明の影響を補償するために、図６のｘ軸に対して測定して約０．０１度／ミリメートル（°／ｍｍ）〜約０．０８°／ｍｍであってもよい。いくつかの実施例では、第１の角度勾配（Δα）及び第２の角度勾配（Δβ）は、約０．０３度／ミリメートル（°／ｍｍ）〜約０．０５°／ｍｍ、約０．０３５度／ミリメートル（°／ｍｍ）〜約０．０４５°／ｍｍ、及びいくつかの実施例では、約０．０３５度／ミリメートル（°／ｍｍ）〜約０．０３７°／ｍｍであってよい。いくつかの実施例では、第１の角度勾配（Δα）及び第２の角度勾配（Δβ）は、実質的に同じ（例えば、同じ又はほぼ同じ）であってもよい。
【００５３】
いくつかの実施例では、角度勾配は、ディスプレイ表面の中央に対するそれぞれの第１及び第２の微細構造軸の回転に関して説明することができる。例えば、図７は、ＡＴＦ６００を備えるディスプレイアセンブリ７００に関する例示的な画像投影の概略画像を示し、ディスプレイ表面７０２上の３つの特徴的位置に関する一次光出力分布７１０ａ、７１０ｂ、及び７１０ｂを表示している。一次光出力分布７１０ｂは、ディスプレイ表面７０２の中央位置７０６に対応し、一方、一次光出力分布７１０ａ、７１０ｃは、ディスプレイ表面７０２の最縁部位置７０４、７０８にそれぞれ対応する。中央位置７０６の一次光出力分布７１０ｂは、ディスプレイ軸７１９に対する微細構造軸の０度のシフトを有すると特徴付けることができる。最縁部７０４の一次光出力分布７１０ａは、ディスプレイ軸７１９に対する微細構造軸の約＋７度のシフトを有すると特徴付けることができる。同様に、最縁部７０８の一次光出力分布７１０ｃは、ディスプレイ軸７１９に対する微細構造軸の約−７度のシフトを有すると特徴付けることができる。集合的に、第１の角度勾配（Δα）及び第２の角度勾配（Δβ）は、ディスプレイ表面７０２の幅にわたって約１４度のシフトを有すると特徴付けることができる。
【００５４】
いくつかの実施例では、第１の角度勾配（Δα）及び第２の角度勾配（Δβ）は、複数の微細構造対６１４にわたって漸進的かつ実質的に連続であってもよい。他の実施例では、第１の角度勾配（Δα）及び第２の角度勾配（Δβ）は、段階変化によって確立されてもよく、第１の角度勾配（Δα）及び第２の角度勾配（Δβ）は、ＡＴＦフィルム全体にわたる第１及び第２の角度の平均変化（例えば、幅全体にわたって約１４度）を画定する。両方の実施例は、角度勾配という用語の使用によって想定される。
【００５５】
いくつかの例では、微細構造対に関して説明した上記の特徴は、少なくとも３つの面を画定する単一の微細構造に組み合わされてもよい。例えば、図８は、第１及び第２の光源１２０、１３０からの光を受光するように配置されたＡＴＦ８１０を含むディスプレイアセンブリ８００の概略立断面図である。ディスプレイアセンブリ８００のそれぞれの構成要素は、ＡＴＦ８１０を除いて、図１Ａのディスプレイアセンブリ１００に関して説明したものと実質的に同じであってもよい。
【００５６】
ＡＴＦ８１０は、第１の主面８１８と、第１の出力分布８１６ａ内の一次観察位置に向かって第１の光源１２０からの光を優先的に反射するように構成された第１の面８１３ａ、第２の出力分布８１６ｂ内の軸外観察位置に向かって第２の光源１３０からの光を優先的に反射するように構成された第２の面８１２ｂ、及び第３の出力分布８１６ｃ内の軸外観察位置に向かって第２の光源１３０からの光を優先的に反射するように構成された第３の面８１３ｃをそれぞれ有する複数の微細構造８１２からなる、表面８１８の反対側の第２の主面とを含んでもよい。第１の面８１３ａは、第１の出力分布が一次観察位置に向けられた一次光出力分布８６０を形成するように、ＡＴＦ１１０の第１及び第３の面１１３ａ、１１３ｃの組み合わせと実質的に同じ機能を果たす。同様に、第２の面８１３ｂは、ＡＴＦ１１０の第２の面１１３ｂと実質的に同じ機能を果たし、第３の面８１３ｃは、第４の面１１３ｄと実質的に同じ機能を果たすことにより、組み合わされた第２及び第３の出力分布８１６ｂ、８１６ｃは、軸外観察位置に向けられた分割ローブの二次光出力分布８６２を形成する。
【００５７】
ＡＴＦ６００と同様に、ＡＴＦ８１０の各微細構造８１２はそれぞれ、微細構造８１２の稜部８１５から延び、微細構造のそれぞれの第１及び第２の面８１３ａ、８１３ｂを二分する微細構造軸８１７によって特徴付けられてもよく、それぞれの微細構造軸８１７はそれぞれ、ディスプレイ軸８１９に対する角度（α）を画定する。いくつかの実施例では、ＡＴＦ８１０は、ＡＴＦにわたる位置の関数として、それぞれの微細構造軸８１７とＡＴＦ８１０のディスプレイ軸８１９との間の角度の変化を表す角度勾配（Δα）を画定する。いくつかの例では、角度勾配（Δα）は、ＡＴＦ８１０の全幅にわたって約１４度、例えば、図８のｘ軸に対して測定して約０．０１度／ミリメートル（°／ｍｍ）〜約０．０８°／ｍｍであってもよい。
【００５８】
加えて又は代わりに、微細構造８１２の相対幅（Ｗ）は、微細構造８１２の基本形状を実質的に一定（例えば、一定又はほぼ一定）に保ちながら、ＡＴＦ８１０の構造化面に沿った（例えば、図８のｘ軸方向に複数の微細構造８１２にわたって垂直に移動する）位置の関数として変化させることができる。いくつかのそのような例では、ＡＴＦ８１０上の位置の関数としてのそれぞれの微細構造の幅の変化（ΔＷ）は、潜在的な陰影効果を抑制する、角度勾配（Δα）に起因する使用可能な面の表面積の減少を調整するのに役立つ、又はその両方の組み合わせのために使用することができる。いくつかの実施例では、相対幅（Ｗ）の変化は、ＡＴＦ８１０の最縁部での微細構造の幅の間のパーセンテージ差、例えば、最大微細構造と比較した最小微細構造の幅の間のパーセンテージ差として特徴付けられてもよい。いくつかのそのような実施例では、ＡＴＦ８１０は、一次観察位置の相対距離に依存して、ＡＴＦ８１０の幅全体にわたって約２％の幅の増加から約２５％の幅の増加を画定することができる。一次観察位置がディスプレイ表面に相対的に近い（例えば、３０ｃｍ）実施例では、幅の増加は、約２５％により近い場合があるが、一次観察位置がディスプレイ表面から相対的に遠い（例えば、２００ｃｍ）実施例では、幅の増加は、約２％により近い場合がある。いくつかの実施例では、幅約３２．５ｃｍのディスプレイ表面に対する幅の増加は、約０．００７％／ｍｍ（例えば、２００ｃｍの一次観察位置の観察に対して）〜約０．０７％／ｍｍ（例えば、３０ｃｍの一次観察位置に対して）の変化と特徴付けることができる。加えて又は代わりに、より大きな幅の増加は、より大きな屈折率を有する微細構造８１２を有するＡＴＦに対して使用されてもよい。例えば、約１．５６の屈折率を有する微細構造８１２は、約８％の幅の増加を有することができ、一方で、約１．６４の屈折率を有する微細構造８１２は、幅約３２５ｍｍを有し、かつ約６３ｃｍの一次観察位置用に設定されたＡＴＦ８１０にわたって、約１１％の幅の増加を有してもよい。
【００５９】
様々な例について説明した。上記その他の例は、以下の特許請求の範囲の範囲内である。
【図１Ａ】
2019537056.tif 000003
【図１Ｂ】
2019537056.tif 000004
【図２Ａ】
2019537056.tif 000005
【図２Ｂ】
2019537056.tif 000006
【図３Ａ】
2019537056.tif 000007
【図３Ｂ】
2019537056.tif 000008
【図３Ｃ】
2019537056.tif 000009
【図４】
2019537056.tif 000010
【図５】
2019537056.tif 000011
【図６】
2019537056.tif 000012
【図７】
2019537056.tif 000013
【図８】
2019537056.tif 000014
【国際調査報告】
2019537056.tif 000015
2019537056.tif 000016
2019537056.tif 000017
2019537056.tif 000018
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